(57)【要約】【課題】            従来の構造のＳＲモータでは、磁力の利用効率が悪く、実際的にモータとして利用するには、作動し得ないこともあり、その精度に欠けるという点である。【解決手段】        本発明に係るＳＲモータは複数のリブを等ピッチで設けたステータを有し、そのリブの先端間に、隣接対向する磁極が同極となる磁石を各々配置したＳＲモータにおいて、前記リブの間に各々コイルを嵌装し、前記した磁石はその各コイルの設置端面に位置されることとし、ステータのリブの飽和磁束密度に対し、一つのリブを挟持することとなる前記した二つの磁石の磁束密度の合成値が１．２倍以下とすることとする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリブを等ピッチで設けたステータを有し、そのリブの先端間に、隣接対向する磁極が同極となる磁石を各々配置したＳＲモータにおいて、前記リブの間に各々コイルを嵌装し、前記した磁石はその各コイルの設置端面に位置されることを特徴とするＳＲモータ。
【請求項２】
前記したリブは外表面がフラットに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＳＲモータ。
【請求項３】
前記したステータはロータの外周に配置される構造とし、リブはそのロータ方向に突出されるとともに、各リブ間の空隙は内方に向かって幅狭となる楔状形態とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＳＲモータ。
【請求項４】
ロータは中心に回転軸を有し、そのロータの外周面に形成される突部（極）の先端縦断面面積は、前記したリブ（極）の先端縦断面面積と同等以上としてあることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載のＳＲモータ。
【請求項５】
前記した磁石は着脱可能とし、必要トルクに合せて、その磁石の材質、幅、長さ、個数を含めた意味での磁力を選択変更できることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のＳＲモータ。
【請求項６】
前記したステータのリブの飽和磁束密度に対し、一つのリブを挟持することとなる前記した二つの磁石の磁束密度の合成値が１．２倍以下とすることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載のＳＲモータ。
【請求項７】
前記した磁石は前記したリブ間の空隙構造に合致する横断面を台形とし、この磁石がロータ側に吸引されても飛び出し、脱落してしまうことを防止してあることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載のＳＲモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＲ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）モータに関し、従来に比して、効率が良く、精度に優れ、より小型化と振動減少を図ることができるＳＲモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にＳＲモータは高価な永久磁石を使用することなく、磁気抵抗、即ち、起磁力と磁束の比、磁気回路の磁束に対する抵抗を利用して回転させるモータであり、ステータと相巻き線を持ち、そのステータの対向するリブ（突極）がＮとＳの逆極となるように前記相巻き線が巻かれ、相は半導体のパワースイッチで切り換えられる。
【０００３】
このＳＲモータのロータには相巻き線は存在せず、このＳＲモータの回転作動原理は、相電流のパルス信号と同期させるため、ロータの位置を検出するためのエンコーダ信号を必要とし、このロータの位置検出信号によって、ステータの相巻き線のパルス信号を半導体スイッチによって同期させるという制御でロータを回転させることとなる。
【０００４】
そして、このＳＲモータは、ロータに永久磁石を使用しないため、磁石の飛散を考慮することなく、運動効率が向上し、製造コストもブラシレスＤＣモータ等と比較しても大幅に有利なものとなっている。
【０００５】
しかしながら、このＳＲモータは振動が大きくなり、小型化が困難なため、使用適用範囲が限定されてしまう。この点に着目して、特許文献１に示す技術が開陳されているが、この構造では、未だ磁束のより効率のよい利用ができ得ておらず、精度の点で完成されていない。
【特許文献１】特開２００４−２２９４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の構造のＳＲモータでは、磁力の利用効率が悪く、実際的にモータとして利用するには、作動し得ないこともあり、その精度に欠けるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した問題点を解決するために、本発明に係るＳＲモータは複数のリブを等ピッチで設けたステータを有し、そのリブの先端間に、隣接対向する磁極が同極となる磁石を各々配置したＳＲモータにおいて、前記リブの間に各々コイルを嵌装し、前記した磁石はその各コイルの設置端面に位置されることを特徴とし、前記したリブは外表面がフラットに形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るＳＲモータは前記したステータはロータの外周に配置される構造とし、リブはそのロータ方向に突出されるとともに、各リブ間の空隙は内方に向かって幅狭となる楔状形態とされていることを特徴とし、ロータは中心に回転軸を有し、そのロータの外周面に形成される突部（極）の先端縦断面面積は、前記したリブ（極）の先端縦断面面積と同等以上としてあることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明に係るＳＲモータは前記した磁石は着脱可能とし、必要トルクに合せて、その磁石の材質、幅、長さ、個数を含めた意味での磁力を選択変更できることを特徴とし、前記したステータのリブの飽和磁束密度に対し、一つのリブを挟持することとなる前記した二つの磁石の磁束密度の合成値が１．２倍以下とすることを特徴としている。
【００１０】
そして、本発明に係るＳＲモータは前記した磁石は前記したリブ間の空隙構造に合致する横断面を台形とし、この磁石がロータ側に吸引されても飛び出し、脱落してしまうことを防止してあることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明に係るＳＲモータは上記のように構成されている。そのため、基本的に磁石を使用することのないＳＲモータには磁界はないが、磁石を介在させることで磁界の発生を得ることとなり、コイルに通電されると、逆方向の磁力を得、この磁力はステータのリブ内を通過する。一般的に、リブ内の飽和磁束密度は１．５〜２．０テスラであり、リブ内部が飽和してしまうとそれ以上電流を供給しても、電磁力はあまり大きくならない。しかし、磁石を介入することで磁石の発生している磁束と、電気を流した時に発生する磁束が打ち消し合い、磁石を入れた分だけ、リブの飽和磁束密度が大きくなる。そのため、従来の電流以上に電流を有効に活用でき、効率、出力の大きいモータを提供できる。
【００１２】
また、請求項６の発明によれば、磁石の磁力が強すぎると、その磁力は漏洩し、ロータの回転に悪影響を与えてしまうことを防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るＳＲモータの構造によると、ステータのリブ間にある磁石はロータ側に吸引されても、飛び出し、脱落してしまうことを防止できる。
【００１４】
このように、本願発明によるＳＲモータは磁力を有効に使用して、精度良く、モータとしての作動を得ることができ、しかも振動を抑え、小型化も図ることができ、磁石の交換によって必要とするトルクに合せることができ、幅広い製品に対応して搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面として示し、実施例で説明したように構成することで実現した。
【実施例１】
【００１６】
次に、本発明の好ましい実施の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明を実施したＳＲモータを示す平面図、図２は同じく縦断面図、図３は同じく底面図、図４は同じくステータを示す平面図、図５は同じく断面図、図６は同じくロータを示す平面図、図７は同じく縦断面図、図８は同じく磁石を示す正面図、図９は同じく平面図である。
【００１７】
これらの図にあって１はステータを示し、このステータ１は平面的に角丸とした正方形状となっており、その内側に中心に向けて先端を集中させる形態で複数、この実施例では１２個のリブ２、２‥が等ピッチ、本実施例では３０度のピッチで一体に形成されている。
【００１８】
このステータ１は特にリブ２、２‥の部分では飽和磁束密度が２．１５テスラ程度となる軟磁性材料、特に珪素鋼板や純鉄の薄板を積層接着して形成されている。この積層は、角丸の正方形状として得られるフランジ部３、３‥に軸穴４、４‥に両端に雌ネジを切った軸５を挿入し、後述するケーシングと合せネジ留めされる。
【００１９】
また、前記した軸穴４、４‥の対角位置の近傍には位置決め用の留め穴７、７が穿設されており、後述するケーシングと合せた状態でこの留め穴７、７に止着ピン（図示せず）を嵌装する。これによってステータ１が単に積層され、ネジ留めされた場合、そのネジ止着の余裕となる空隙によるガタ付きとそれによる当たりを防止し、モータ全体としての振動、騒音も抑えることが出来リブ２、２‥の数を多くすることにより、トルクリップルを抑えることに加えてさらに振動や騒音を抑えることができる。
【００２０】
前記した各リブ２、２‥の形状は従来のように先端に翼状の突起のない外表面をフラットなものとし、その先端面は平面的に見てやや凹面とされており、その各リブ２、２‥間の空隙６、６‥は中心に向かって幅狭となる楔状とされている。この空隙６、６‥には各々枠状としたコア外周に巻線したコイル８、８‥がその幅狭となる内側の開放側から圧入又は挿入されている。この際コイル８は内側寄りの巻数を少なくしてあるので、空隙６の形状に合せて、潰されるように変形して密に嵌装される。尚、図中９はコイル８のコアとの通電を完全に防ぐための絶縁材である。
【００２１】
さらに、前記した各リブ２、２‥の間の空隙６、６‥の先端部分には磁石１０、１０‥が配置されている。この磁石１０は空隙６の形状に合せ、先端が幅狭となる台形となっており、脱着が可能とされているもので、モータが必要とするトルクに合せて、その磁石１０、１０‥は選択交換することができる。加えて、台形としたことによって、着脱自在となっていても後述するロータ側に吸引されても飛び出し、脱落してしまう虞はない。
【００２２】
そして、一つのリブ２を挟持する二つの磁石１０、１０は相対向する磁極が同極となるように配置され、挟持されるリブ２をその同極となるように励磁する。このことによって後述するロータに働く力を増強させている。また、このリブ２の飽和磁束密度に対して、そのリブ２を挟持する二つの磁石１０、１０の磁束密度の合成値が１．２倍以下となるようにしてある。このことによって磁石１０、１０の力が強すぎてロスとなることに加え、ロータの回転に対して悪影響を与えてしまうことを防止している。
【００２３】
一方、図中１１はロータを示しており、このロータ１１も軟磁性材である珪素鋼板や純鉄の薄板を積層して形成してあるが、その枚数はステータ１よりも多くし、端面の面積をステータ１よりも大きくしてある。このロータ１１は同心状に１２０度ピッチで３つのピン穴１２、１２‥が設けられ、このピン穴１２、１２‥にピンを挿入することで位置決めされる。
【００２４】
このロータ１１はその外周に等ピッチ、本実施例の場合には４５度ピッチで８つの突部（極）１３、１３‥が一体形成されている。この各突部１３、１３‥の端面縦断面積はステータ１のリブ２の端面縦断面積と同等以上とするが、本実施例にあってはロータ１１の薄板の積層枚数をステータ１よりも多くしてあるので、その分、前記断面積は大きく確保される。このことによってステータ１のリブ２を通過する磁束をより有効に突部１３が受けることができる。
【００２５】
また、このロータ１１の中心には回転軸１４の挿通孔１５が上下に貫通して形成されている。この回転軸１４は上下端が中央に比して小径のものとされている。
【００２６】
さらに、図中１６は上ケーシング、１７は下ケーシングを示しており、各ケーシング１６、１７はステータ１の外形に適合させており、フランジ部３、３‥に対応する部分は段部１６ａ、１７ａとして、フランジ部３に当接するように形成してある。そして、この各ケーシング１６、１７の外方から前記した軸５に対し、ネジ１８、１８を螺着して固定している。
【００２７】
この上ケーシング１６、下ケーシング１７の中央には前記した回転軸１４が突出される透孔が形成されており、その開口近くの内部では回転軸１４の小径部分をベアリング１９、１９によって支持している。
【００２８】
また、前記したロータ１１の下面には回路基板２０が配置され、ロータ１１の回転位置を検出するためのエンコーダ２１が備えられている。このエンコーダ２１によってロータ１１の回転位置を検出して、コイル８のパルス信号を同期させるよう自動的に制御される。尚、２２はエンコーダ２１の制御部への接続ハーネス、２３はコードであり、このコード２３は下ケーシング１７に形成されたコード孔２４を通して配備される。
【００２９】
さらに、図中２５はコイル８に通電するための制御部に接続するためのハーネスで、このハーネスには本実施例にあってコード２６ａ、２６ｂが連接され、下ケーシング１７に形成されたコード孔２７を通して配備される。そして２７ａは予備のコード孔であり、コード２６ａ、２６ｂが太い場合、あるいは本数が多い場合はこの予備のコード孔２７ａを通すことができるように図られている。
【００３０】
本実施例に係るＳＲモータは上記のように構成されている。ステータ１のリブ２、２‥に対するコイル８や磁石１０の配置構成から、より一層磁力を効率よく使用することができ、モータとして大きなパワーを発揮することができる。そして、その磁力にはロスがなく、精度の良い作動を得ることができ、しかも振動を制御して小型化を実現でき、その使用応用範囲を大きく拡大することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本実施例に係るＳＲモータは上記のように構成されている。この実施例ではステータ１を外側とし、ロータ１１を内側としたが、これにこだわることなく入れ替えることも可能で、ステータ１の形状もその外郭形状等は本実施例に限られるものではなく、ケーシング１６、１７との固着構造も他の形態に代替することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を実施したＳＲモータを示す平面図である。
【図２】縦断面図である。
【図３】底面図である。
【図４】ステータを示す平面図である。
【図５】断面図である。
【図６】ロータを示す平面図である。
【図７】縦断面図である。
【図８】磁石を示す正面図である。
【図９】平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ステータ
２    リブ
３    フランジ部
４    軸穴
５    軸
６    空隙
７    留め穴
８    コイル
９    絶縁材
１０  磁石
１１  ロータ
１２  ピン穴
１３  突部
１４  回転軸
１５  挿通孔
１６  上ケーシング
１６ａ  段部
１７  下ケーシング
１７ａ  段部
１８  ネジ
１９  ベアリング
２０  回路基板
２１  エンコーダ
２２  ハーネス
２３  コード
２４  コード孔
２５  ハーネス
２６ａ  コード
２６ｂ  コード
２７  コード孔
２７ａ  予備のコード孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010124517.tif 000008
【図７】
2010124517.tif 000009
【図８】
2010124517.tif 000010
【図９】
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